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1. 水系镁离子电池正极材料MgMn ₂O ₄的制备

李万全张豆豆邓书晴袁梦婷苌云兰钱兵孙雅馨

过程工程学报 2021, 21 (9): 1091-1098. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220218

摘要（503）

PDF （1936KB）（180）

采用溶胶-凝胶法制备得到了主相为四方结构的MgMn2O4。研究了煅烧温度对产物的相演化和表面形貌的影响，比较了电化学循环稳定性。结果表明，550℃烧结得到了表面呈现多孔通道和孔洞的MgMn2O4 (MMO550)，在40 mA/g电流密度下，最大放电比容量为54.0 mAh/g; 与碳纳米管于400℃复合2 h后，CNT形成的导电网格有效地将MgMn2O4颗粒连接起来，得到MMO/CNT样品的首次放电比容量可达118.0 mAh/g，是未复合MMO550最大放电比容量的2.2倍，循环30周后容量保持在88.1 mAh/g。

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2. 二氧化钼纳米棒的制备及电化学性能研究

高增礼唐海燕衣守志徐红彬

过程工程学报 2021, 21 (11): 1338-1345. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220355

摘要（467）

PDF （986KB）（317）

MoO2纳米棒具有高电导率、高熔点及比容量较大，在超级电容器电极材料领域应用前景广泛。现有MoO2纳米棒制备方法大多存在操作复杂、收率低、成本高、易引入杂质等问题，且这些方法制备的MoO2产品存在形貌不均一、分散性差、电化学性能低的问题。基于此，本工作以双氧水和钼粉制备的过氧钼酸前驱体为钼源，PEG (8000)为模板剂制备出带状结构含钼杂化物，然后以浆态带状杂化物为原料采用两段式全湿法工艺制备纳米棒状MoO2。利用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线能谱(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)等对二氧化钼纳米棒的物相、表面组成与形貌进行了分析，同时分别采用三电极和两电极体系研究了MoO2纳米棒的电化学电容行为，考察了MoO2纳米棒直接作为电极组装电容的性能。结果表明，所制的MoO2为长约500~800 nm、宽约100~200 nm的棒状结构，形貌与尺寸均匀，具有良好的分散性和较高的纯度。以MoO2纳米棒制备的电极在1 A/g的电流密度下，三电极和两电极体系所测得比电容分别为366.7和290.4 F/g；在5 A/g电流密度下循环充放电2000次后电容保持率均高于72%，展现出了良好的电化学性能。该研究结果可为纳米金属氧化物的制备提供新方法。

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3. 高导热苯乙烯丙烯酸树脂复合材料制备及导热性能

贾富华龚斌汪前雨朱多银崔彦斌

过程工程学报 2021, 21 (9): 1082-1090. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220263

摘要（453）

PDF （11921KB）（123）

苯乙烯丙烯酸树脂为墨粉主要组分，其导热性能提升可显著提高墨粉导热性能，进而延长打印、复印机使用寿命。通过在苯乙烯丙烯酸树脂中添加碳纳米管、石墨烯高导热单一或复合填料，在苯乙烯丙烯酸树脂构建连通导热网络以提高其导热性能。当苯乙烯丙烯酸树脂中添加0.75wt%多壁碳纳米管时，其导热系数可提高至0.1644 W/(m?K)，增幅为31.31%；添加1.0wt%羧基改性多壁碳纳米管时，苯乙烯丙烯酸树脂导热系数可提高至0.1751 W/(m?K)，增幅为39.86%；在苯乙烯丙烯酸树脂添加多壁羧基改性碳纳米管和石墨烯混合填料时，苯乙烯丙烯酸树脂导热系数可提升至0.2093 W/(m?K)，增幅达到67.17%。表明碳纳米管和石墨烯混合填料可在苯乙烯丙烯酸树脂中形成有效的导热网络，从而显著提高苯乙烯丙烯酸树脂导热性能。

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4. UiO-66基催化剂的制备及其在CO甲烷化中的应用

杨永徐永张光晋

过程工程学报 2021, 21 (9): 1074-1081. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220314

摘要（431）

PDF （2432KB）（143）

煤制天然气技术具有良好的经济和环境效益，其中CO甲烷化是煤制天然气过程的重要环节之一。本研究以UiO-66材料为载体制备了一系列具有不同Ni负载量的Ni/UiO-66催化剂，采用XRD, BET, TG, SEM, TEM, XPS等表征方法对载体和催化剂的物相结构、织构性质、热稳定性和元素分布情况进行考察，并对各催化剂上CO加氢性能进行了考察。研究结果表明，Ni金属高度分散于UiO-66载体上，且对金属有机骨架材料的物相结构和晶体形貌无显著影响。在CO甲烷化反应过程中，随Ni负载量逐渐增加，各Ni/UiO-66催化剂的起活温度逐渐降低；在相同反应温度(320℃)下，不同催化剂上Ni负载量由10%增加到30%，其CO转化率由10.7%提升到89.7%；当Ni含量为20%时，催化剂在反应过程中具有良好的稳定性。同时，Ni基催化剂上CO转化率远高于具有相同金属负载量的Fe基和Co基催化剂，表明Ni作为活性金属在合成气制甲烷反应过程中具有优异的催化性能。

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5. 加压碳化体系对纳米碳酸钙粒度和分散性的影响

刘曦曦陈小鹏刘晨民史刘宾廖丹葵刘翠童张法

过程工程学报 2021, 21 (10): 1216-1224. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220278

摘要（352）

PDF （1720KB）（164）

利用加压碳化体系制备粒径均一、高分散性纳米碳酸钙材料。考察氢氧化钙浓度、表面活性剂添加量、反应温度、CO2压力对制备纳米CaCO3粒子尺寸和分散程度的影响，采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、Zeta电位和傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对制备的纳米碳酸钙粒子进行表征。结果表明，最优加压碳化反应条件是Ca(OH)2质量浓度为2%、表面活性剂添加量为3%(占碳酸钙理论产量的百分比)、反应温度为40℃、CO2压力为6 MPa，所得立方形碳酸钙平均粒径为117 nm，晶型为方解石型碳酸钙。碳化反应加入表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)使CaCO3表面形成的正电荷增大至+37.7 mV并高于标准值30 mV，表明制备的CaCO3产品具有良好的分散性且稳定。通过FT-IR和Zeta电位对CTAB改性前后CaCO3纳米粒子进行表征，探讨了CTAB对合成纳米CaCO3分散性的影响机理，为纳米碳酸钙制备提供了一种新的方法。

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6. Fe-(9~11)Cr-Y ₂O ₃作为ITER结构材料的制备与表征

王珍珍黄依娜吴玉程罗来马

过程工程学报 2021, 21 (10): 1207-1215. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220271

摘要（312）

PDF （3102KB）（170）

采用传统的机械合金(MA)和放电等离子体烧结(SPS)工艺成功制备了Fe-(9~11)Cr二元合金及纳米氧化物弥散强化(ODS)合金，利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)对MA粉末的形貌和物相进行分析，用能量色散谱(EDS)、显微维氏硬度仪、光学显微镜、透射电子显微镜(TEM)对合金样品进行表征。结果表明，在转速为300 r/min，球料比为10:1的条件下，MA粉末受到磨球与罐子内壁的撞击，晶粒尺寸不断细化，在40 h粉末晶粒尺寸减小至约16.1 nm趋于稳定。SPS烧结后晶粒尺寸无明显增大，各微量元素均匀分布在基体中。二元合金样品的维氏硬度随Cr含量增加而增大。10CrY合金样品经腐蚀液侵蚀后可粗略看到晶界呈均匀分布。ODS合金样品存在大量的纳米析出相，平均颗粒尺寸约30 nm。

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7. 温度/pH双响应硝化菌凝胶球的制备及特性研究

万琼任迎春赵志啸张新艳王文静郝婧羽黎璇鞠恺

过程工程学报 2021, 21 (11): 1346-1354. DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.220385

摘要（262）

PDF （2380KB）（126）

采用包埋法制备了粒径均匀的海藻酸钙(CA)硝化菌小球，并用不同浓度的NaCl溶液处理CA硝化菌小球来改善其扩散传质性能，以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAm)、丙烯酸(AA)为单体材料，形成温度/pH响应层，制得一种新型温度/pH双响应硝化菌凝胶小球。以NH4+?N为指示物考察不同制备条件下硝化菌凝胶小球的氨氮去除性能及对温度、pH的敏感特性，并将其应用于实际废水的脱氮处理。结果表明，经浓度为0.3%的NaCl溶液改性后的CA硝化菌小球的扩散传质性能最佳；15 mL温度响应溶液中NIPAAm为200 mg、MBA为4 mg，10 mL pH响应溶液中AA为200 mg、MBA为4 mg时双响应硝化菌小球的氨氮去除性能最好；当温度低至4℃时，氨氮去除率可达29.45%，当pH为9时，氨氮去除率仍可达35.48%。双响应硝化菌凝胶小球具有良好的温度、pH敏感特性，对实际废水中氨氮的去除也具有良好效果，有利于提高低温及碱性条件下硝化菌的硝化效果。

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